3.1重组DNA技术的基本工具课件2022-2023学年高二下学期生物人教版选择性必修3

3.1重组DNA技术的基本工具 第1课时 我国是棉花的生产和消费大国。棉花在种植过程中，常常会受到一些害虫的侵袭，其中以棉铃虫最为常见。棉铃虫可以使棉花产量减少三分之一，严重时，甚至能使一片棉田绝收。大量施用农药杀虫不仅会提高生产成本，还可能造成农产品和环境的污染。要是能培育出自身就能抵抗虫害的棉花新品种，这一问题就会迎刃而解，我国拥有自主知识产权的转基因抗虫棉就是在这样的背景下产生的。为什么传统的杂交育种方法培育不出抗虫棉，基因工程却可以呢？基因工程是如何进行操作的？它给我们的生产和生活带来了怎样的影响？ 基因工程的发展 基因工程：是指按照人们的愿望，通过转基因等技术，赋予生物新的遗传特性，创造出更符合人们需要的新的生物类型和生物产品。从技术操作层面看，由于基因工程是在DNA分子水平上进行设计和施工的，因此又叫作重组DNA技术。 基因工程是在生物化学、分子生物学和微生物学等学科的基础上发展起来的，正是这些学科的基础理论和相关技术的发展催生了基因工程。 基因工程的发展 基因工程的发展 基因工程的发展 2013年，华人科学家张锋（1982一）及其团队首次报道利用最新的基因组编辑技术——CRISPR（成簇规律间隔短回文重复）技术编辑了哺乳动物基因组。该技术可以实现对特定基因的定点插入、敲除或替换。 21世纪以来，科学家发明了多种高通量测序 技术，可以实现低成本测定大量核酸序列， 加速了人们对基因组序列的了解。 基因工程的发展 从社会中来 番木瓜容易受番木瓜环斑病毒的侵袭。当番木瓜被这种病毒感染后，产量会大大下降。科学家通过精心设计，用“分子工具”培育出了转基因番木瓜，它可以抵御番木瓜环斑病毒。 DNA双螺旋的直径只有2 nm，对如此微小的分子进行操作是一项非常精细的工作,更需要专门的“分子工具”。那么，科学家究竞用到了哪些“分子工具”?这些“分子工具”各具有什么特征呢? 重组DNA技术的基本工具 在培育转基因番木瓜时，首先要在体外对含有所需要基因的DNA分子进行“切割”、改造和“拼接”。 重组DNA技术的基本工具 准确切割DNA分子 将DNA片段再连接起来 然后，将重组DNA分子导入番木瓜体细胞内，并使其在细胞中表达。 重组DNA技术的基本工具 将体外重组好的DNA分子导入受体细胞 限制酶：切割DNA分子的工具是限制性内切核酸酶，又称限制酶。 主要来源：从原核生物中分离纯化。 思考：根据你所掌握的知识你能推测限制酶存在于原核生物中的作用是什么吗？ 限制酶在原核生物中主要起到切割外源DNA使之失效，从而达到保护自身的目的。 限制性内切核酸酶——“分子手术刀” 限制性内切核酸酶——“分子手术刀” 种类与命名 迄今为止分离的限制酶有数千种，许多已经被商业化生产。 粘质沙雷氏杆菌 SmaⅠ （Serratia marcesens） 大肠杆菌 EcoRⅠ （Escherichia coli R） 特点：特异性 （1）识别双链DNA分子的某种特定的核苷酸序列 （2）在特定的位点切割DNA分子。 例如：大肠杆菌的EcoRⅠ限制酶只能识别GAATTC序列，并在G和A之间切开。 限制性内切核酸酶——“分子手术刀” 切割部位：使每一条链中特定部位的磷酸二酯键断开。 识别序列：大多数限制酶的识别序列由6个核苷酸组成。例如，EcoRⅠ、SmaⅠ限制酶的识别序列均为6个核苷酸，也有少数限制酶的识别序列由4个、8个或其他数量的核苷酸组成。 限制性内切核酸酶——“分子手术刀” 磷酸二酯键 结果：产生黏性末端或平末端 限制性内切核酸酶——“分子手术刀” ……GAATTC…… ……CTTAAG…… ……GAATTC…… ……CTTAAG…… EcoRⅠ ……GAATTC…… ……CTTAAG…… ……GAATTC…… ……CTTAAG…… 不同来源的DNA片段混合 如何将不同种来源的DNA片段连接起来？ 生物A基因片段 生物B基因片段 ……G　　AATTC…… ……CTTAA　　G…… ……G　　AATTC…… ……CTTAA　　G…… 酶切 作用：将双链DNA片段“缝合”起来，恢复被________切开的两个__________之间的____________。 DNA连接酶——“分子缝合针” 限制酶 核苷酸 磷酸二酯键 种类：E.coli DNA连接酶与T4DNA连接酶 DNA连接酶——“分子缝合针” 类型 E.coli DNA连接酶 T4DNA连接酶 来源 ____________ ____________ 功能 只缝合____________ 缝合____________和____________ 结果 恢复被限制酶切开的两个核苷酸之间的_________________ 大肠杆菌 T4噬菌体 黏性末端 黏性末端 平末